一種自適應門限定階的線性最小均方誤差信道估計方法
2023-10-05 12:55:14 1
專利名稱：一種自適應門限定階的線性最小均方誤差信道估計方法
技術領域：
本發明涉及信道估計技術，特別涉及一種正交頻分復用(OFDM)系統中信道估計的
方法。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)技術以其在高速數據傳輸中具有良好的抗多徑衰落特性及較高的頻譜利用率等優點而得到了廣泛應用。在OFDM系統的接收端，為了補償各個子載波上的衰落，需要估計出各個子載波處的信道衝擊響應。因此，系統性能在很大程度上依賴於對各個子載波的信道衝擊響應估計的準確性，所以信道估計技術是OFDM系統中的一項關鍵技術，信道估計的性能對OFDM系統性能具有重要影響。現有的OFDM系統中，大多採用基於導頻的信道估計方法，基於導頻的信道估計方法根據估計準則的不同又可分為最小二乘(LS)算法和線性最小均方誤差(LMMSE)算法。其中，LS算法不需要/[目道彳目息，實現簡單，但是容易受:噪聲影響；LMMSE算法精確度比LS算法好，但是LMMSE算法需要利用信道的自相關函數和矩陣求逆運算，估計性能好，但是計算複雜度太大。設用於信道估計的參考信號為Xp,實際接收到的參考信號為Yp，則LS頻域信道估計結果為
--n T= Xp-1Yp =
*■jp pV VV
LA15 A1 JL N_t _LMMSE算法可以看作是在LS算法基礎上得到的，LMMSE頻域信道估計結果為JI謹=Riii^RhhHb其中，Rhh為信道自相關函數，SNR是平均信噪比，^ =E{|Xk|2}E{|l/Xk|2}為星座圖因子。以LS或者LMMSE為估計準則的算法已經成為OFDM系統信道估計的主要算法，例如，在2010年6月9日公開的專利CN101729456A中提出一種移動通信技術領域的正交頻分復用通信系統的信道估計方法。該方法對LMMSE方法進行了簡化，根據信道具體情況選擇不同的預存的內插係數，不需要矩陣求逆運算，實現簡單；同時頻域內插時採用分段內插，性能穩定，易於實現。在2010年8月18日公開的專利CN101808053A中提出一種基於OFDM的信道估計方法及裝置。該專利基於現有的LS信道估計，通過對信道時域響應進行降噪處理，提高了OFDM系統在低信噪比下的信道估計精度，實現簡單且相應提高了信道估計的速度。在2010年9月I日公開的專利CN101820404A中提出一種用於OFDM系統的信道估計方法。該方法通過LS算法或LMMSE算法得到導頻頻點處的信道響應，獲取所述導頻頻點處的信道響應的正弦函數參數，並在頻域維度對所述正弦函數參數作基於正弦函數的插值，從而得到所述導頻頻點之間各子載波的信道響應。
在2011年I月2日公開的專利CN101945060A中提出一種3G LTE下行系統中基於導頻信號的信道估計方法。該方法採用基於LMMSE的時頻二維聯合維納迭代濾波的信道估計方法，並對LMMSE算法進行奇異值分解來降低算法的運算複雜度。在2011年4月27日公開的專利CN102035765A中提出一種基於最大時延實時估計的MMSE信道估計方法。該方法通過對信道最大多徑時延的估計，自適應地調整自相關函數值，獲得接近匹配時的最小均方誤差(MMSE)估計效果。目前OFDM系統中的信道估計方法，以LS為估計準則的信道估計算法複雜度較低但信道估計性能較差，以LMMSE為估計準則的信道估計算法性能優越但複雜度較高，影響系統實時性。因此，在現有的技術上，需要一種新的適應於OFDM系統的信道估計方法，既能保證較好的信道估計性能，又具有適當的運算複雜度保證系統的實時性。
發明內容
本發明的目的在於降低OFDM系統中LMMSE算法信道估計的複雜度，並保證具有較好的信道估計性能。本發明的技術方案是本發明提供了一種自適應門限定階的線性最小均方誤差信道估計方法，該方法包括步驟一、根據已知的信道估計參考信號Xp和接收到的參考信號Yp得到頻域最小二乘信道估計結果由所述頻域最小二乘信道估計結果Is得到近似的功率延遲譜
Pls ( T );步驟二、根據信噪比自適應設定門限比例X，對所述近似的功率延遲譜O在時域進行門限處理得到功率延遲譜Pu(T);步驟三、由所述功率延遲譜P。( T )計算信道階的估計值L和均方根時延的估計值
T m/s 9步驟四、根據所述信道階的估計值L和均方根時延的估計值U十算信道自相關函數 Rhh;步驟五、根據所述頻域最小二乘信道估計結果Hs和所述信道自相關函數Rhh得到頻域線性最小均方誤差信道估計結果Huhseij進一步地，步驟一中計算所述頻域最小二乘信道估計結果Is的方法是，根據已知的信道估計參考信號Xp和實際接收到的參考信號Yp，得到所述頻域最小二乘信道估計結果進一步地，步驟一中計算所述近似的功率延遲譜PlS(0的方法具體包括令IDFT表示散傅立葉逆變換，將頻域最小二乘信道估計結果Hu進行離散傅立葉逆變換得到IDFT (Hls)，對IDFT (Hls)的每一逕取平方即可得到所述近似的功率延遲譜Pu ( t )。進一步地，步驟二中根據信噪比自適應設定門限比例X的方法具體包括SNR為信噪比，X為所述門限比例，則自適應設定門限比例X的經驗公式為X = -0. 00225 SNR3+0. 09255 SNR2-L 45084 SNR+13. 05283。進一步地，步驟二對所述近似的功率延遲譜Pu ( T )在時域進行門限處理得到功率延遲譜Pu ( T )的方法具體包括令C為所述近似的功率延遲譜& ( T )的最大值，根據信噪比自適應設定門限比例X，則設定的門限值Pth = C *X%,將所述近似的功率延遲譜Pu ( T )的每一徑與所述門限值Pth做比較，大於門限值的徑保留，小於門限值的徑置零，通過上述比較處理後即得到功率延遲譜Pu (T)。進一步地，步驟三中計算所述信道階的估計值L的方法具體包括利用所述功率延遲譜Pu ( T )，得到第i徑的延遲為 f，則最大時延估計值= niaxfr}，令T為抽樣間隔，計
算所述信道階的估計值
權利要求
1.一種自適應門限定階的線性最小均方誤差信道估計方法，其特徵在於，該方法包括 步驟一、根據已知的信道估計參考信號Xp和接收到的參考信號Yp得到頻域最小二乘信道估計結果1，由所述頻域最小二乘信道估計結果I得到近似的功率延遲譜Pu ( T ); 步驟二、根據信噪比自適應設定門限比例X，對所述近似的功率延遲譜Pu( O在時域進行門限處理得到功率延遲譜Pu(T)； 步驟三、由所述功率延遲譜Pu ( O計算信道階的估計值L和均方根時延的估計值^ ; 步驟四、根據所述信道階的估計值L和均方根時延的估計值 ■計算信道自相關函數Rhh; 步驟五、根據所述頻域最小二乘信道估計結果Hs和所述信道自相關函數Rhh得到頻域線性最小均方誤差信道估計結果Huhseij
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟一中計算所述頻域最小二乘信道估計結果Hu的方法是，根據已知的信道估計參考信號Xp和實際接收到的參考信號Yp，得到所述頻域最小二乘信道估計結果=Kyp °
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟一中計算所述近似的功率延遲譜Pls(T)的方法具體包括令IDFT表示散傅立葉逆變換，將頻域最小二乘信道估計結果H。進行離散傅立葉逆變換得到IDFT Ots)，對IDFT Ots)的每一逕取平方即可得到所述近似的功率延遲譜Pls ( T ) o
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟二中根據信噪比自適應設定門限比例X的方法具體包括SNR為信噪比，X為所述門限比例，則自適應設定門限比例X的經驗公式為X = -0. 00225 SNR3+0. 09255 SNR2-L 45084 SNR+13. 05283。
5.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟二對所述近似的功率延遲譜Pu( T )在時域進行門限處理得到功率延遲譜Pu ( T )的方法具體包括令C為所述近似的功率延遲譜Pls(T)的最大值，根據信噪比自適應設定門限比例X，則設定的門限值Pth = C X%，將所述近似的功率延遲譜Pd T )的每一徑與所述門限值Pth做比較，大於門限值的徑保留，小於門限值的徑置零，通過上述比較處理後即得到功率延遲譜T )。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟三中計算所述信道階的估計值L的方法具體包括利用所述功率延遲譜Pu ( T )，得到第i徑的延遲為I，則最大時延估計值
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟三中計算所述均方根時延的估計值 _的方法具體包括X為所述門限比例，丨_為所述最大時延估計值，則所述均方根時延的估計
8.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟四中計算所述信道自相關函數Rhh的方法具體包括=Rhh是NXN階矩陣，'n是Rhh的第m行n列元素，L是所述信道階的估計值， 是所述均方根時延的估計值，則
9.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟五中計算所述頻域線性最小均方誤差信道估計結果Humse的方法具體包括=Rhh是所述信道自相關函數，P是星座圖因子，SNR是信噪比，I是與Rhh同階的單位矩陣，Hls是所述頻域最小二乘信道估計結果，則所述頻域線性最小均方誤差信道估計結果= h,(狄 1,1, + ~^1丫1 HLS。
全文摘要
本發明公開了一種自適應門限定階的線性最小均方誤差信道估計方法，該方法包括根據已知的信道估計參考信號和接收到的參考信號得到頻域最小二乘信道估計結果，由所述頻域最小二乘信道估計結果得到近似的功率延遲譜；根據信噪比自適應設定門限比例，對所述近似的功率延遲譜在時域進行門限處理得到功率延遲譜；由所述功率延遲譜計算信道階的估計值和均方根時延的估計值；根據所述信道階的估計值和均方根時延的估計值計算信道自相關函數；根據所述頻域最小二乘信道估計結果和所述信道自相關函數得到頻域線性最小均方誤差信道估計結果。通過本發明可以獲得接近理想線性最小均方誤差信道估計性能，並且具有較低的運算複雜度。
文檔編號H04L25/02GK102752259SQ201210239348
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者姜凱, 孟慶松, 白媛, 程雲翔, 趙德香, 馬秀榮 申請人:天津理工大學